EP1716623A1 - Sicherheitssteckverbinder - Google Patents

Sicherheitssteckverbinder

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EP1716623A1
EP1716623A1 EP05707279A EP05707279A EP1716623A1 EP 1716623 A1 EP1716623 A1 EP 1716623A1 EP 05707279 A EP05707279 A EP 05707279A EP 05707279 A EP05707279 A EP 05707279A EP 1716623 A1 EP1716623 A1 EP 1716623A1
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EP
European Patent Office
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contact
insulating body
connector according
components
circular connector
Prior art date
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EP05707279A
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English (en)
French (fr)
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EP1716623B1 (de
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Helmut Kunkel
Joachim Bach
Peter Krautwald
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Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Bosch Rexroth AG
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Publication date
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    • H01R4/02—Soldered or welded connections
    • H01R4/023—Soldered or welded connections between cables or wires and terminals

Definitions

  • the invention arises from the field of electrical plug contacts, in particular plug contacts for components of power electronics according to claim 1.
  • the laid-open specification DE 32 18 160 AI shows a device for protecting printed circuit boards for telecommunications systems against overvoltages. This works with leading contacts to ensure an earth connection to prevent overvoltages and damage to the electrical circuits.
  • DE 38 37 697 AI shows a mother plug part for the simultaneous production of high and low current plug connections, the respective type of current being transmitted via grouped contacts and the protective conductor contacts being designed to be ahead of the other contacts.
  • a plug connection on printed circuit boards is also operated less frequently than a connection made releasably by means of a plug and socket, because a printed circuit card is usually accommodated in a housing and is only removed during repair work. Even a grouped arrangement of contacts or leading protective conductors have no solution effect on the problem mentioned.
  • BESTATIGUNGSKOPIE worst case can even destroy or damage the connected electronics.
  • the electronic components react particularly sensitively if, when a plug is removed, the power supply is interrupted first and then the other connections. This can always occur, for example, if the plug connection is subjected to a lateral force and all plug contacts have the same lengths. Due to this shear effect, some contacts are released while pressure is exerted on other contacts. Undefined potentials and floating voltage levels can be the result.
  • the object of the invention is to prevent such damage to electrical devices and to ensure a secure attachment or removal of coupling parts.
  • the signal processing periphery should be disconnected from the signal and supply lines reliably and with as little interference as possible.
  • each coupling part has an insulating body arranged in its housing with an inner component as a contact carrier and an outer component as a contact carrier receiver, and each insulating body has a multiplicity of current-carrying contact elements either as contact sockets or as contact pins for energy and signal transmission, the contact elements for energy transmission being arranged ahead of the contact elements for signal transmission mechanically in the axial direction on the mutually facing, contact-side, end faces of the coupling parts, the outer components of the insulating bodies have at least one plug-in coding as a mutual guide with correct angle assignment of the coupling parts to each other when the outer insulating body components interlock, the inner components of the insulating body for receiving con Serve clock elements and the outer components concentrically enclose the inner components in the radial direction over the entire length and including the contact-side end faces, wherein the contact-side end faces of the outer components have openings as a passage for the contact pins, the outer components and the inner components Interlock
  • leading contacts for the voltage supply automatically ensure that the signal lines are disconnected before switching off the voltage, because these are designed to lag behind the contacts for the voltage supply.
  • both insulating bodies also means that it is only possible to pull the plug out of the socket in the axial direction, making it impossible to bend or bend the contacts.
  • the mechanical guidance therefore also has the effect of a mechanical plug-in coding.
  • a circular connector consisting of a plug (coupling part 1) and a socket (coupling part 2)
  • both coupling parts can thus only be joined together in a specific, predetermined orientation. This protects the connected device against improper handling or commissioning and, if necessary, against reverse polarity.
  • the electrically conductive components of the plug connection (lines, solder connections, contact pins and contact sockets) are optimally protected against short-circuit or mechanical Damage protected.
  • the so-called assembly coding of the inner and outer components of the insulating body ensure that both insulating body components are securely and angularly joined together when the connector is assembled.
  • the plug-in coding is a coding when using or using the plug in connection with an electrical device to be supplied
  • the assembly coding serves the purpose of making the plug production inexpensive and effective. Both codes ensure tactile detection of the correct coupling positions and thus a safe, fast and reliable connection.
  • the contact elements advantageously consist of contact pins and / or contact sockets and are designed as solder contacts, the first coupling part comprising only contact pins and the second coupling part comprising only contact sockets. In contrast to screw connections, the solder contacts can be used to create more secure connections that can also withstand strong vibrations.
  • the use of either sockets or pins simplifies the manufacturing process, which will usually be automated.
  • first and second coupling parts comprise both contact pins and contact sockets. This results in an additional or redundant implementation of a plug-in coding, since the couplings can then only be joined to one another in a specific orientation and could also avoid polarity reversal.
  • the coupling parts have a contact-side pole pattern, which results from the equal distribution of 10 contact elements designed as poles on a concentric circle around the central axis of the insulating body, then easy and inexpensive production can be ensured due to the symmetrical arrangement and the circular plug-in connection can be used for a connection device customary in the motion control of synchronous and asynchronous motors.
  • an advantageous embodiment of the invention results when the plug-in coding of the insulating body is an external, radial, collar-shaped housing projection which extends over all or part of the circumference of the insulating body jacket and is formed by means of alternately successive projections and recesses, the projections and recesses
  • the outer insulating body interlocks and interlocks on the outside when coupling. A twisting during the merging of the two coupling halves is thus largely excluded, whereby a correct connection is automatically established as soon as the two coupling parts have been merged in the correct angular orientation.
  • the design is carried out in such a way that the projections and recesses are formed from circular segments of identical and / or different radii, the soft curves of a circular segment, in contrast to, for example, angular shapes, ensure a smooth, jerk-free joining, which drastically reduces the wear on the material, in particular with frequent plugging operations.
  • a coding that is unique for a specific application is obtained, which avoids the attachment of non-application couplings.
  • an additional advantage results from the fact that an internal plug-in coding is realized by means of an axially arranged, front-side projection or an axially arranged, front-side recess on the contact side of the insulating body.
  • This additional measure to the external plug-in coding increases the precision when guiding both couplings and reduces the possibility of canting when plugging in or unplugging.
  • the specially shaped mushroom outer contour provides additional protection against rotation , which ensures the correct joining of both couplings, even in poorly lit rooms, since the correct position of the two couplings with respect to one another is guaranteed simply by means of the tactile detection of the plug-in process. An additional leading mushroom projection would increase this effect.
  • connection can be further increased by the fact that both coupling parts are locked by means of a screw connection, in particular by means of a union nut and an external thread.
  • Accidental removal is impossible.
  • a loosening of the connection due to strong vibrations, for example, is almost impossible.
  • the above-mentioned solution can be made more user-friendly in that the union nut is formed with recesses and projections distributed over at least part of the outer circumference parallel to its longitudinal axis. Especially when the environment is dirty or oily, this makes it easier to operate the nut when loosening or closing, for example if the operator has dirty hands.
  • the device undergoes a further adaptation for adverse environmental conditions in that the cable inlet is sealed against the penetration of solid and / or liquid substances by means of a sealing device. This protects the internal contacts against corrosion, short circuits and dirt. Maximum shielding from the surroundings is achieved by sealing all butt joints, seams and screw locks against the ingress of moisture or liquid substances, preferably by means of sealing rings (O-rings). Even a splash-proof or even waterproof version, or at least a higher IP degree of protection such as IP 65, could be achieved with this.
  • O-rings sealing rings
  • FIG. 1 shows the contact-side view of an insulating body 1 (second component) of a circular connector designed according to the invention with openings for contact elements 2, projections 3, recesses 4, outer jacket of the insulating body (coupling) 5, external assembly coding 6, rectangular recess 7, circular, concentric recess 8 , which form the internal plug-in coding 9ab, contact elements 10, and contact-side end faces 16.
  • the example shows ten contact pins 2 attached (clamped or plugged) to the insulating body 1.
  • the contacts 2 lie on a fictitious circle concentric to the central axis of the plug.
  • the distance from each other can be described as a segment of an arc of identical length. Uneven distances between the contacts 2 or contacts with different distances from the center would of course also be conceivable, without this having an effect on the effect of the invention (plug with several contact rows).
  • the mushroom-shaped projection 9a In the center of the insulating body is the mushroom-shaped projection 9a, which, assuming the coupling shown in FIG.
  • FIG. 1 is the contact-side view of a plug, is positively immersed in a corresponding opening 9b of the opposite coupling (socket) or flange socket.
  • the coupling 5 or its outer insulating body 1 are formed axially symmetrical to the vertical axis (ordinate) shown in dash-dot lines in this example.
  • the contacts 2 could be designed as either a plug or a socket, and a mixed arrangement, for example as an assignment marker for certain signal groups, would also be conceivable. That in Fig. 1
  • the illustrated pole picture with 10 poles is used in particular in a device for regulating the movement of electric motors.
  • the outer mounting code 6 considerably simplifies the assembly of the plug when the two-component insulating body 1 is usually in the metallic clutch housing 5 is introduced. By simply attaching and rotating the insulating body 1 during assembly, it automatically moves into the housing as soon as the correct orientation is achieved.
  • the wreath-shaped recesses 4 and projections 3 on the contact-side end of the plug ensure, due to the rounded shapes, together with the inversely designed receptacle of the corresponding coupling piece, that the insulating body 1 slides into one another in a form-fitting manner when the two parts are coupled.
  • the uniformly formed wave-like dome rings of both insulating bodies 1 are realized here with different radii, so that there is an external plug-in coding to ensure an angular coupling process.
  • FIG. 2 shows the longitudinal section AA indicated in FIG. 1 through interconnected insulating bodies of the first and second coupling parts 15 of a circular connector 14.
  • the internal plug coding 9ab, the contact elements 10, the first component 11 and the second component 1 of the insulating body can also be seen , the inner assembly code 12 and the outer plug-in code 13, the axial recesses 17 of the inner assembly code, the contact elements 10 and the toothing area 18 of both insulating bodies.
  • the mostly metallic housing of the circular connector is not shown here.
  • FIG. 2 clearly shows that a circular connector 14 according to the invention is composed of two coupling parts 15.
  • a coupling part 15 in each case comprises two insulating bodies 1, 11.
  • outer component 1 and an inner component 11, the inner component 11 serving, inter alia, for receiving the contact elements 10 in guide channels formed with retaining lugs 19 and the outer component 1 the inner component 11 completely encased in the radial direction and encased on the contact side. Only on the back is there no sheathing, since the connecting cables are fed in here and soldered to the contact elements 10.
  • the outer component 1 also has an internal mounting code 12, 17 for receiving the inner component 11 to ensure correct alignment of the two components in the vertical and horizontal directions with respect to one another.
  • This internal assembly code 12, 17 is here realized specifically by means of an axially arranged sensor in the form of a pin-shaped projection with a mushroom-shaped profile, which engages in a concentric recess 17 of the same profile of the inner insulating body 11. Furthermore, an inner plug-in coding with a mushroom-shaped cross section and a recess 9a (for example coupling part 1) or a mushroom-shaped projection 9b (for example coupling part 2) for the mechanical guidance of both coupling parts 15 is shown. Any other cross-sectional profile could of course be chosen. In principle, the cross-sectional profile decides whether it is a pure guide or a combination of guide and plug-in coding. The latter can be achieved through asymmetrical or axisymmetric contours.
  • the outer plug coding 13 is also visible.
  • the right coupling part 15 extends over the left coupling part 15 and is guided by means of the outer plug coding 13 of the insulating body 1 in connection with the inner plug coding 9a, b.
  • the ring-shaped, projecting outer plug-in coding of the right-hand insulating body 1 projects beyond the contact pins projecting on the contact side and thus offers protection against external influences even when both couplings are not coupled. This prevents, for example, the contacts from being bent or soiled when the contact is open.
  • a contact element 10 is designed as a socket and one as a pin.
  • the contact elements 10 are held by means of guide grooves in the axial direction on the lateral surface of the first or inner insulating body 11.
  • a leading or lagging contact elements can be achieved by the corresponding arrangement of holding lugs leading contact pins relative to the holding lugs lagging contact elements.
  • the right contact elements 10 are designed as pins and the left contact elements 10 as sockets.
  • these arrangements could also be changed to such an extent that sockets and pins appear mixed.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Description

Sicherheitssteckverbinder
Die Erfindung entspringt aus dem Gebiet der elektrischen Steckkontakte, insbesondere der Steckkontakte für Komponenten der Leistungselektronik gemäß Anspruch 1. Die Offenlegungsschrift DE 32 18 160 AI zeigt eine Vorrichtung zum Schutz von Leiterkarten für Fernmeldeanlagen gegen Überspannungen. Diese arbeitet mit voreilenden Kontakten zur Sicherstellung einer Erd- Verbindung, um Überspannungen und Beschädigungen der elektrischen Schaltkreise vorzubeugen. Die DE 38 37 697 AI zeigt ein Mutter-Steckerteil zur gleichzeitigen Herstellung von Stark- und Schwachstromsteckverbindungen, wobei die jeweilige Stromart über gruppenweise geordnete Kontakte übertragen wird und die Schutzleiterkontakte vorauseilend gegenüber den anderen Kontakten ausgeführt sind.
Häufig kommt es beim Anschluss von elektrischen Geräten, z.B. durch Bedienpersonal oder Wartungspersonal, nicht nur wegen Überspannungen oder Fehlerströmen zu' Betriebsstörungen, sondern auch weil häufig betätigte Steckverbindungen noch unter Betriebsspannung abgezogen werden. Dieses Problem wird durch die o.g. Offenbarung nicht gelöst. Eine Steckverbindung auf Leiterkarten wird außerdem weniger häufig betätigt als eine lösbar mittels Stecker und Buchse ausgeführte Verbindung, weil eine Leiterkarte i.d.R. in einem Gehäuse untergebracht ist und nur bei Reparaturarbeiten entfernt wird. Auch eine gruppierte Anordnung von Kontakten oder vorauseilende Schutzleiter haben auf die genannte Problemstellung keinen Lösungseffekt.
Es hat sich im Feld bei Kunden der Anmelderin gezeigt, dass bei sehr langen Kabelverbindungen, z.B. in Fertigungshallen, ein Abschalten der Spannungsversorgung vor der Manipulation an den angeschlossenen Geräten beispielsweise für Wartungszwecke zwar möglich ist, aber aufgrund der oftmals langen Wege auch sehr zeitaufwendig sein kann und daher häufig unterbleibt. Ein Lösen der Steckverbindungen unter Spannung ohne geeignete Sicherheitsvorkehrungen kann aber zu Undefinierten Unterbrechungen und Zuständen an empfindlichen Signaleingängen fuhren, die im
BESTATIGUNGSKOPIE ungünstigsten Falle sogar eine Zerstörung oder Schädigung der angeschlossenen Elektronik herbeiführen können. In Laborversuchen der Anmelderin wurde herausgefunden, dass die elektronischen Komponenten besonders empfindlich reagieren, wenn beim Abziehen eines Steckers zuerst die Spannungsversorgung und danach die übrigen Verbindungen unterbrochen werden. Dies kann z.B. immer dann vorkommen, wenn auf die Steckverbindung eine laterale Krafteinwirkung erfolgt und alle Steckkontakte gleiche Längen aufweisen. Durch diese Scherwirkung werden zunächst einige Kontakte gelöst während auf andere Kontakte ein Druck ausgeübt wird. Undefinierte Potentiale und floatende Spannungspegel können die Folge sein. Die Aufgabe der Erfindung ist es, derartigen Beschädigungen von elektrischen Geräten vorzubeugen und ein sicheres Aufstecken bzw. Abziehen von Kupplungsteilen zu gewährleisten. Zusätzlich soll die signalverarbeitende Peripherie zuverlässig und möglichst störungsfrei von den Signal- und Versorgungsleitungen abgetrennt werden.
Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass ein Stecker so ausgebildet ist, dass wobei jedes Kupplungsteil einen in seinem Gehäuse angeordneten Isolierkörper mit einer inneren Komponente als Kontaktträger und einer äußeren Komponente als Kontaktträgeraufhehmer aufweist und jeder Isolierkörper eine Vielzahl von stromführenden Kontaktelementen entweder als Kontaktbuchsen oder als Kontaktstifte für die Energie- und Signalübertragung umfasst, wobei die Kontaktelemente zur Energieübertragung gegenüber den Kontaktelementen zur Signalübertragung mechanisch in axialer Richtung vorauseilend an den einander zugewandten, kontaktseitigen, Stirnflächen der Kupplungsteile angeordnet sind, die äußeren Komponenten der Isolierkörper wenigstens eine Steckkodierung als gegenseitige Führung mit korrekter Winkelzuordnung der Kupplungsteile zueinander beim Ineinandergreifen der äußeren Isolierkörperkomponenten umfassen, die inneren Komponenten der Isolierkörper zur Aufnahme von Kontaktelementen dienen und die äußeren Komponenten die inneren Komponenten in radialer Richtung konzentrisch auf ganzer Länge und einschließlich der kontaktseitigen Stirnseiten umschließen, wobei die kontaktseitigen Stirnseiten der äußeren Komponenten Öffnungen als Durchlass für die Kontaktstifte aufweisen, die äußeren Komponenten und die inneren Komponenten mittels einer koaxial angeordneten, innenliegenden Montagekodierung zur Montage beider Komponenten, formschlüssig und axial ineinander greifen.
Die voreilenden Kontakte für die Spannungsversorgung sorgen automatisch dafür, dass vor Abschaltung der Spannung zunächst die Signalleitungen getrennt werden, weil diese gegenüber den Kontakten für die Spannungsversorgung nacheilend ausgebildet sind.
Die mechanische Führung beider Isolierkörper bewirkt zudem, dass es nur möglich ist den Stecker in axialer Richtung aus der Buchse zu ziehen, so dass ein Abknicken oder Verbiegen der Kontakte unmöglich wird. Die mechanische Führung hat somit auch die Wirkung einer mechanischen Steckkodierung. Bei einem aus Stecker (Kupplungsteil 1) und Buchse (Kupplungsteil 2) bestehenden Rundsteckverbinder können beide Kupplungsteile damit nur in einer bestimmten, vorgegebenen Orientierung zusammengefügt werden. Dies schützt das angeschlossene Gerät vor unsachgemäßer Handhabung bzw. Inbetriebnahme und ggf. vor Verpolung.
Dadurch dass die inneren Komponenten der Isolierkörper, welche die Kontaktelemente tragen mittels der äußeren Komponenten vollständig in radialer Richtung und an den kontaktseitigen Stirnseiten umhüllt sind, werden die elektrisch leitenden Bestandteile der Steckverbindung (Leitungen, Lötanschlüsse, Kontaktstifte und Kontaktbuchsen) optimal gegen Kurzschluss bzw. mechanische Beschädigungen geschützt.
Die sogenannte Montagekodierung der inneren und äußeren Komponenten der Isolierkörper sorgen für eine sicheres und winkelrechtes Ineinanderfügen beider Isolierkörper-Komponenten beim Zusammenbau des Steckers. Während also die Steckkodierung eine Kodierung bei Verwendung bzw. Anwendung des Steckers in Verbindung mit einem zu versorgenden elektrischen Gerät ist, erfüllt die Montagekodierung den Zweck die Steckerherstellung kostengünstig und effektiv zu gestalten. Beide Kodierungen gewährleisten ein taktiles Erfassen der korrekten Kupplungspositionen und damit eine sichere, schnelle und zuverlässige Verbindung. Vorteilhafterweise bestehen die Kontaktelemente aus Kontaktstiften und/oder Kontaktbuchsen und sind als Lötkontakte ausgebildet, wobei das erste Kupplungsteil nur Kontaktstifte und das zweite Kupplungsteil nur Kontaktbuchsen umfasst. Durch die Lötkontakte können im Gegensatz zu Schraubverbindungen sicherere Verbindungen hergestellt werden, die auch starken Vibrationen standhalten. Durch die Verwendung von entweder Buchsen oder Stiften vereinfacht sich der Fertigungsprozess, der in aller Regel automatisiert ablaufen wird.
Zusätzliche Vorteile ergeben sich, wenn das erste und zweite Kupplungsteil sowohl Kontaktstifte als auch Kontaktbuchsen umfasst. Dies ergibt eine zusätzliche bzw. redundante Realisierung einer Steckkodierung, da dann die Kupplungen nur in einer bestimmten Ausrichtung zueinander zusammengefügt werden kann und ebenfalls eine Verpolung vermeiden könnte.
Realisiert man die Anordnung so, dass die Kupplungsteile ein kontaktseitiges Polbild aufweisen, welches sich aus der Gleichverteilung von 10 als Pole ausgebildeten Kontaktelementen auf einem konzentrischen Kreis um die Mittelachse des Isolierkörpers ergibt, so kann aufgrund der symmetrischen Anordnung eine leichte und kostengünstige Fertigung gewährleistet werden und die Rundsteckverbindung für eine in der Bewegungsregelung von Synchron- und Asynchronmotoren übliche Verbindungsvorrichtung eingesetzt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn die Steckkodierung des Isolierkörpers ein außenliegender, radialer, sich über den gesamten oder einen Teil des Umfangs des Isolierkörpermantels erstreckender, kragenfbrmiger Gehäusevorsprung ist, der mittels wechselweise aufeinanderfolgender Vorsprünge und Ausnehmungen ausgebildet ist, wobei die Vorsprünge und Ausnehmungen der äußeren Isolierkörper beim Kuppeln außenseitig und formschlüssig ineinander greifen. Ein Verdrehen während des Zusammenführens beider Kupplungshälften ist damit weitgehendst ausgeschlossen, wodurch eine korrekte Verbindung automatisch zustande kommt, sobald die beiden Kupplungsteile einmal in richtiger Winkelorientierung zueinander zusammengeführt wurden. Erfolgt die Ausführung so, dass die Vorsprünge und Ausnehmungen aus Kreissegmenten identischer und/oder unterschiedlicher Radien gebildet sind, so ist durch die weichen Rundungen eines Kreissegmentes im Gegensatz zu beispielsweise kantigen Formen ein geschmeidiges ruckfreies Ineinanderfügen gewährleistet, was den Verschleiß des Materials drastisch reduziert, insbesondere bei häufigen Steckvorgängen. Bei der Wahl unterschiedlicher Radien für die Kreissegmente erhält man eine für eine bestimmte Anwendung unverwechselbare Kodierung, die das Aufstecken anwendungsfremder Kupplungen vermeidet.
Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich dadurch, dass eine innenliegende Steckkodierung mittels eines axial angeordneten, stirnseitigen Vorsprunges bzw. einer axial angeordneten, stirnseitige Ausnehmung an der Kontaktseite des Isolierkörpers realisiert ist. Diese zusätzliche zur außenliegenden Steckkodierung vorhandene Maßnahme erhöht die Präzision bei der Führung beider Kupplungen nd verringert die Möglichkeit des Verkantens beim Aufstecken oder Abziehen.
Bildet man die zuvor erwähnte innenliegende Steckkodierung so aus, dass das Profil des Vorsprunges bzw. der Ausnehmung pilzförmig ausgebildet ist und mittels einer zur Mittelachse konzentrischen, kreisförmigen und einer nicht konzentrischen rechteckigen Kontur realisiert ist, so ergibt sich durch die speziell geformte Pilzaußenkontur ein zusätzlicher Verdrehschutz, welcher das korrekte Aneinanderfiigen beider Kupplungen, sogar in schlecht beleuchteten Räumen gewährleistet, da schon alleine mittels der taktilen Erfassung des Steckvorganges die korrekte Position beider Kupplungen zueinander gewährleistet ist. Ein zusätzlich noch voreilend angeordneter Pilzvorsprung würde diesen Effekt noch steigern.
Die zuvor genannten Vorteile kommen insbesondere zum Tragen, wenn es sich um einen Steckverbinder für Anwendungen der Bewegungsregelung • in Form eines Positions- bzw. Geschwindigkeitsgebers handelt und wenigstens zwei Kontaktelemente gegenüber den übrigen Kontaktelementen voreilend ausgebildet sind. Gerade in diesem Anwendungsfall ist die Anordnung oftmals widrigen Umständen, z.B. in Fertigungshallen oder stark verschmutzten Maschinenräumen ausgesetzt und ein durch häufiges Umrüsten/Warten bedingtes hochfrequentiertes Betätigen der Steckverbindungen häufig auch unter Zeitdruck erforderlich. Die Steckkodierungen schützen hierbei vor einer fehlerhaften Kontaktierung, die Führungen erleichtern die Betätigung und die Konzeption der voraus- bzw. nacheilenden Kontaktelemente sichert die hochwertige Elektronik, die Bewegungsvorgänge für nachgeschaltete Steuerungen (z.B. SPS) erfasst und auswertet bzw. verarbeitet.
Vereint man die zuvor genannten Vorteile so, dass es sich um einen Leistungssteckverbinder zur Versorgung von elektrischen Maschinen handelt, insbesondere von Drehstrommaschinen, so ergeben sich ebenfalls hochpräzise und sichere Steckverbindungen, die auch erhöhten ungünstigen Umgebungsbedingungen in einem feuchtigkeits- und schutzbehafteten Arbeitsumfeld gerecht werden.
Weiter Erhöhen lässt dich die Sicherheit der Verbindung dadurch, dass beide Kupplungsteile mittels einer Schraubverbindung verriegelt sind, insbesondere mittels einer Überwurfmutter und eines Außengewindes. Ein versehentliches Abziehen wird damit unmöglich. Auch ein Lösen der Verbindung durch beispielsweise starke Vibrationen ist nahezu ausgeschlossen.
Bedienerfreundlicher kann man die zuvor genannte Lösung dadurch gestalten, dass die Überwurfmutter mit über wenigstens einen Teil des Außenumfangs verteilten Ausnehmungen und Vorsprüngen parallel zu ihrer Längsachse ausgebildet ist. Gerade bei verschmutzten oder öligen Umgebungsverhältnissen erleichtert dies die Betätigung der Schraubmutter beim Lösen oder Schließen, beispielsweise wenn der Bediener verschmutzte Hände hat.
Eine weitere Adaptierung für widrige Umgebungsbedingungen erfährt die Vorrichtung dadurch, dass der Kabeleinlass mittels einer Dichtvorrichtung gegen das Eindringen fester und/oder flüssiger Stoffe abgedichtet ist. Dies schützt die innenliegenden Kontakte gegen Korrosion, Kurzschlüsse und Verschmutzung. Maximale Abschirmung gegenüber der Umgebung erreicht man damit, dass sämtliche Stoßfugen, Nahtstellen und Schraubverriegelungen gegen das Eindringen von Feuchtigkeit oder flüssigen Stoffen abgedichtet sind, vorzugsweise mittels Dichtringen (O-Ringen). Selbst eine spritzwasserdichte oder gar wasserdichte Ausführung, zumindest aber eine höhere IP-Schutzart wie IP 65, wäre damit zu erreichen.
Figur 1 zeigt die kontaktseitige Ansicht eines Isolierkörpers 1 (zweite Komponente) eines erfindungsgemäß ausgebildeten Rundsteckverbinders mit Auslassungen für Kontaktelemente 2, Vorsprüngen 3, Ausnehmungen 4, Außenmantel des Isolierkörpers (Kupplung) 5, außenliegender Montagekodierung 6, rechteckiger Ausnehmung 7, kreisförmiger, konzentrischer Ausnehmung 8, welche die innenliegende Steckkodierung 9ab bilden, Kontaktelementen 10, und kontaktseitiger Stirnflächen 16.
Das Beispiel zeigt zehn am Isolierkörper 1 angebrachte (geklemmte oder gesteckte) Kontaktstifte 2. Selbstverständlich wäre die Anzahl auch beliebig änderbar. Je nach Anwendungsfall können einzelne oder Gruppen von Kontaktstiften 2 zur Energieversorgung vorauseilend ausgeführt werden, so dass sich die bereits beschriebenen Vorteile ergeben. Die Kontakte 2 liegen auf einem zur Mittelachse des Steckers konzentrischen fiktiven Kreis. Dir Abstand zueinander kann als Kreisbogensegment identischer Länge beschrieben werden. Auch ungleichmäßige Abstände zwischen den Kontakten 2 oder Kontakte mit unterschiedlichem Abstand vom Mittelpunkt wären selbstverständlich denkbar, ohne dass dies eine Auswirkung auf die Wirkung der Erfindung hätte (Stecker mit mehreren Koήtaktreihen). Im Zentrum des Isolierkörpers befindet sich der pilzförmige Vorsprung 9a, welcher, bei der Annahme die Fig. 1 gezeigte Kupplung sei die kontaktseitige Ansicht eines Steckers, in eine korrespondierende Öffnung 9b der gegensinnigen Kupplung (Buchse) bzw. Flanschdose formschlüssig eintaucht. Die Kupplung 5 bzw. ihr äußerer Isolierkörper 1 sind achssymmetrisch zur senkrechten, strichpunktiert eingezeichneten Achse (Ordinate) in diesem Beispiel ausgebildet. Die Kontakte 2 könnten sowohl als Stecker oder als Buchse ausgeführt sein, auch eine gemischte Anordnung, z.B. als Zuordnungsmarkierung für bestimmte Signalgruppen wäre denkbar. Das in Fig. 1 gezeigte Polbild mit 10 Polen kommt insbesondere in einer Vorrichtung zur Bewegungsregelung von elektrischen Motoren zum Einsatz.
Die äußere Montagekodierung 6 erleichtert die Montage des Steckers erheblich, wenn der zweikomponentige Isolierkörper 1 in das i.d.R. metallische Kupplungsgehäuse 5 eingeführt wird. Durch einfaches Ansetzen und Drehen des Isolierkörpers 1 bei der Montage fahrt dieser automatisch in das Gehäuse hinein, sobald die korrekte Orientierung erreicht ist. Die kranzförmig an der kontaktseitigen Stirnseite des Steckers angebrachten Ausnehmungen 4 und Vorsprünge 3 gewährleisten aufgrund der abgerundeten Formen zusammen mit der invers ausgebildeten Aufnahme des korrespondierenden Kupplungsstückes ein formschlüssiges weiches Ineinandergleiten der Isolierkörper 1 beim Kuppeln beider Teile. Die gleichmäßig ausgebildeten wellenartigen Kuppelkränze beider Isolierkörper 1 sind hier mit unterschiedlichen Radien realisiert, so dass sich eine äußere Steckkodierung zur Sicherstellung eines winkelrechten Kupplungsvorganges ergibt.
Sowohl die Ausbildung des Kupplungskranzes mittels der Ausnehmungen 4 und Vorsprünge 3 als auch die pilzförmige Ausnehmung 9b (Kupplungsteil 1) bzw. der pilzfδrmige Vorsprung 9a (Kupplungsteil 2) bewirken zusammen mit der äußeren Steckkodierung eine mechanische Führung, ähnlich eines Schienensystems, so dass ein Abweichen von der gewünschten Bewegungsbahn, zumindest während des Abziehens bzw. des Aufsteckens im Rahmen der zugelassenen Toleranzen, kaum möglich ist.
Figur 2 zeigt den in Figur 1 angedeuteten Längsschnitt A-A durch miteinander verbundene Isolierkörper des ersten und zweiten Kupplungsteiles 15 eines Rund Steckverbinders 14. Es sind weiter zu sehen die innenliegende Steckkodierung 9ab, die Kontaktelemente 10, die erste Komponente 11 und die zweite Komponente 1 des Isolierkörpers, die innenliegende Montagekodierung 12 und die außenliegende Steckkodierung 13, die axialen Ausnehmungen 17 der innenliegenden Montagekodierung, die Kontaktelemente 10 sowie der Verzahnungsbereich 18 beider Isolierkörper. Das meist metallisch ausgeführte Gehäuse des Rundsteckverbinders ist hier nicht dargestellt. Die Figur 2 zeigt deutlich, dass ein erfindungsgemäßer Rundsteckverbinder 14 aus zwei Kupplungsteilen 15 zusammengesetzt ist. Ein Kupplungsteil 15 umfasst jeweils zwei Isolierkörper 1, 11. Dies sind eine äußere Komponente 1 und eine innere Komponente 11, wobei die innere Komponente 11 u.a. zur Aufnahme der Kontaktelemente 10 in mit Haltenasen 19 ausgebildeten Führungskanälen dient und die äußere Komponente 1 die innere Komponente 11 in radialer Richtung konzentrisch vollständig und kontaktseitig ummantelt. Lediglich rückseitig existiert keine Ummantelung, da hier die Anschlusskabel zugeführt und an die Kontaktelemente 10 angelötet werden. Die äußere Komponente 1 weist zur Aufnahme der inneren Komponente 11 auch eine innenliegende Montagekodierung 12, 17 zur Sicherstellung einer korrekten Ausrichtung beider Komponenten in vertikaler und horizontaler Richtung zueinander auf. Diese innenliegende Montagekodierung 12, 17 ist hier konkret mittels eines axial angeordneten Aufnehmers in Form eines stiftformigen Vorsprunges mit pilzförmigem Profil realisiert, welcher in eine konzentrische Ausnehmung 17 gleichen Profils des inneren Isolierkörpers 11 eingreift. Weiterhin ist eine innere Steckkodierung mit einem ebenfalls pilzförmigen Querschnitt und einer Ausnehmung 9a (z.B. Kupplungsteil 1) bzw. einem pilzförmigen Vorsprung 9b (z.B. Kupplungsteil 2) für die mechanische Führung beider Kupplungsteile 15 eingezeichnet. Selbstverständlich könnte jedes andere Querschnittsprofil gewählt werden. Prinzipiell gilt, dass das Querschnittsprofil darüber entscheidet, ob es sich um eine reine Führung oder um eine Kombination aus Führung und Steckkodierung handelt. Letzteres kann man durch unsymmetrische oder achssymmetrische Konturen erreichen. Ebenfalls sichtbar ist die außenliegende Steckkodierung 13. Das rechte Kupplungsteil 15 greift dabei über das linke Kupplungsteil 15 und wird mittels der äußeren Steckkodierung 13 des Isolierkörpers 1 in Verbindung mit der inneren Steckkodierung 9a,b geführt. Die kranzförmige, vorspringende äußere Steckkodierung des rechten Isolierkörpers 1 ragt dabei über die kontaktseitig vorstehenden Kontaktstifte hinaus und bietet somit auch im nicht gekuppelten Zustand beider Kupplungen einen Schutz gegen äußere Einwirkungen. Somit vermeidet man zum Beispiel, dass die Kontakte verbogen oder verschmutzt werden, wenn der Kontakt geöffnet ist. Sobald beide Isolierkörper an ihren Kontaktseiten zusammengefügt werden, greifen beide Steckkodierungen bei korrekter axialer und radialer Ausrichtung ineinander und verhindern ab diesem Zeitpunkt ein Verdrehen beider Kupplungsteile zueinander, bis die Kontaktelemente 10 greifen und die Kontakte hergestellt sind. Hierzu ist ein Kontaktelement 10 als Buchse und eines als Stift ausgebildet. Gehalten werden die Kontaktelemente 10 mittels in axialer Richtung angebrachter Führungsnuten auf der Mantelfläche des ersten bzw. inneren Isolierkörpers 11. Hierzu befinden sich an den Führungsnuten clipsartige Vorsprünge bzw. die oben bereits erwähnten Haltenasen, welche die Kontaktelemente teilweise umschließen und den festen Sitz gewährleisten, indem sie in korrespondierende, an den Mantelflächen der Kontaktstifte angebrachten Ausnehmungen, eingreifen. Ein Vorauseilen bzw. Nacheilen von Kontaktelementen kann durch die entsprechende Anordnung von Haltenasen vorauseilender Kontaktstifte relativ zu den Haltenasen nacheilender Kontaktelemente erreicht werden. Im Bild sind die rechten Kontaktelemente 10 als Stifte und die linken Kontaktelemente 10 als Buchsen ausgebildet. Selbstverständlich könnte aus den bereits unter Figur 1 genannten Vorteile diese Anordnungen auch soweit geändert werden, dass Buchsen und Stifte gemischt auftreten.
Bezugszeichenliste
, Isolierkörper (zweite Komponente) Auslassungen für Kontaktelemente Vorsprünge • Ausnehmung Gehäuse eines Kupplungsteiles Außenliegende Montagekodierung Rechteckige Ausnehmung Kreisförmige, konzentrische Ausnehmung Innenliegende Steckkodierung Kontaktelement Isolierkörper (erste Komponente) Innenliegende Montagekodierung Außenliegende Steckkodierung Rundsteckverbinder Kupplungsteile Kontaktseitige Stirnfläche Axiale Ausnehmung Verzahnungsbereich Haltenasen bzw. Halteclipse

Claims

Patentansprüche
1. Rundsteckverbinder mit zwei zueinander korrespondierend ausgeführten, axial ineinandergreifenden Kupplungsteilen zum Verbinden und Unterbrechen einer elektrischen Leitung, vorzugsweise zur Verwendung in der industriellen Automatisierungstechnik, insbesondere für die Bewegungsregelung, wobei jedes Kupplungsteil einen in seinem Gehäuse angeordneten Isolierkörper mit einer inneren Komponente (11) als Kontaktträger und einer äußeren Komponente (1) als Kontaktträgeraufhehmer aufweist und jeder Isolierkörper eine Vielzahl von stromführenden, teilweise gegenüber anderen Kontaktelementen (10) vorauseilend angeordnete, Kontaktelemente (10) umfasst, wobei
- die Kontaktelemente (10) zur Energieübertragung gegenüber den Kontaktelementen (10) zur Signalübertragung mechanisch in axialer Richtung vorauseilend an den einander zugewandten, kontaktseitigen Stirnflächen (16) der Kupplungsteile angeordnet sind, - die äußeren Komponenten (1) der Isolierkörper wenigstens eine Steckkodierung (9a, 9b, 13) als gegenseitige Führung mit bestimmter Winkelzuordnung der Kupplungsteile zueinander beim Ineinandergreifen der äußeren Isolierkörperkomponenten (1) umfassen,
- die inneren Komponenten (11) der Isolierkörper zur Aufnahme von Kontaktelementen (10) dienen und die äußeren Komponenten (1) die inneren Komponenten (11) in radialer Richtung konzentrisch auf ganzer Länge und einschließlich der kontaktseitigen Stirnseiten (16) umschließen, wobei die kontaktseitigen Stirnseiten (16) der äußeren Komponenten (1) Öffnungen (2) als Durchlass für die Kontaktstifte (10) aufweisen, - die äußeren Komponenten (1) und die inneren Komponenten (11) mittels einer koaxial angeordneten, innenliegenden Montagekodierung (12) zur Montage beider Komponenten (1, 11), formschlüssig und axial ineinander greifen.
2. Rundsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (10) aus Kontaktstiften und/oder Kontaktbuchsen bestehen und als Lötkontakte ausgebildet sind, wobei das erste Kupplungsteil nur Kontaktstifte und das zweite Kupplungsteil nur Kontaktbuchsen umfasst.
3. Rundsteckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Kupplungsteil Kontaktstifte und Kontaktbuchsen umfasst.
4. Rundsteckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsteile (15) ein kontaktseitiges (16) Polbild aufweisen, welches sich aus der Gleichverteilung von 10 als Pole ausgebildeten Kontaktelementen (10) auf einem konzentrischen Kreis um die Mittelachse des Isolierkörpers (1) ergibt.
5. Rundsteckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckkodierung (13) des Isolierkörpers ein außenliegender, radialer, sich über den gesamten oder einen Teil des Umfangs des Isolierkörpermantels (1) erstreckender, kragenförmiger Gehäusevorsprung (13) ist, der mittels wechselweise aufeinanderfolgender Vorsprünge (3) und Ausnehmungen (4) ausgebildet ist, wobei die Vorsprünge (3) und Ausnehmungen (4) der äußeren Isolierkörper (1) beim Kuppeln außenseitig und formschlüssig ineinander greifen.
6. Rundsteckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (3) und Ausnehmungen (4) aus Kreissegmenten identischer und/oder unterschiedlicher Radien gebildet sind.
7. Rundsteckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine innenliegende Steckkodierung (9a, 9b) mittels eines axial angeordneten, stirnseitigen Vorsprunges bzw. einer axial angeordneten, stirnseitige Ausnehmung an der Kontaktseite (16) des Isolierkörpers (1) realisiert ist.
8. Rundsteckverbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil des Vorsprunges (9a) bzw. der Ausnehmung (9b) pilzformig ausgebildet ist und mittels einer zur Mittelachse konzentrischen, kreisförmigen (8) und einer nicht konzentrischen rechteckigen (7) Kontur realisiert ist.
9. Rundsteckverbinder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Steckverbinder für Anwendungen der Bewegungsreglung in Form eines Positions- bzw. Geschwindigkeitsgebers handelt und wenigstens zwei Kontaktelemente (10) gegenüber den übrigen Kontaktelementen (10) voreilend ausgebildet sind.
10. Rundsteckverbinder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Leistungssteckverbinder zur Versorgung von elektrischen Maschinen handelt, insbesondere von Drehstrommaschinen.
11. Rundsteckverbinder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Kupplungsteile (15) mittels einer Schraubverbindung verriegelt sind, insbesondere mittels einer Überwurfmutter und eines Außengewindes.
12. Rundsteckverbinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwurfmutter mit über wenigstens einen " Teil des Außenumfangs verteilten
Ausnehmungen und Vorsprüngen parallel zu ihrer Längsachse ausgebildet ist.
13. Rundsteckverbinder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabeleinlass mittels einer Dichtvorrichtung gegen das Eindringen fester und/oder flüssiger Stoffe abgedichtet ist.
14. Rundsteckverbinder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Stoßfügen, Nahtstellen und Schraubverriegelungen gegen das Eindringen von' Feuchtigkeit oder flüssigen Stoffen abgedichtet sind, vorzugsweise mittels Dichtringen (O-Ringen).
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